Kỹ Thuật Hiển Thị Mô Hình 3D Xương Người Trong Thực Tại Ảo

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích kỹ thuật hiển thị mô hình 3d và ứng dụng vào hiển thị một số hệ xương người lào, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi

• Tác giả: Phoumpaseud Sivongsay
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Huân
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Mô Hình 3D Xương Người Trong Thực Tại Ảo: Ứng Dụng Và Kỹ Thuật Hiển Thị
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ MÔ HÌNH HÓA 3D XƯƠNG TRONG THỰC TẠI ẢO
• 1.1. Khái quát về đồ họa máy tính và thực tại ảo
• 1.1.1. Khái quát về đồ họa máy tính
• 1.1.2. Khái quát về thực tại ảo
• 1.1.3. Một số ứng dụng cơ bản của thực tại ảo
• 1.2. Khái quát về giải phẫu, xây dựng bài giảng điện tử giải phẫu
• 1.2.1. Giải phẫu học và giảng dạy giải phẫu
• 1.2.2. Ứng dụng thực tại ảo vào giải phẫu trong y học
• 1.3. Mô hình hóa 3D xương trong thực tại ảo
• 1.3.1. Cấu trúc và đặc trưng của xương
• 1.3.2. Phân loại xương
• 1.3.3. Mô hình hóa xương trong thực tại ảo
• 1.4. Các phần mềm thường sử dụng cho tạo mô hình 3D
• 1.4.1. Dựng mô hình từ ảnh thông thường
• 1.4.2. Dựng mô hình từ dữ liệu máy quét 3D
• 1.4.3. Công cụ xây dựng mô hình hóa 3D
• 2. CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT HIỂN THỊ MÔ HÌNH 3D HỆ XƯƠNG NGƯỜI TRONG Y TẾ
• 2.1. Kỹ thuật Render Volume
• 2.1.1. Quy trình (Rendering Process)
• 2.1.2. Các phương pháp tạo bố cục ảnh (image composition)
• 2.2. Kỹ thuật biểu diễn bề mặt
• 2.3. Kỹ thuật Render Volume tương tác
• 2.3.1. Thăm dò và tương tác miền kép
• 2.3.1.1. Dữ liệu thăm dò vật dụng
• 2.3.1.2. Phân loại vật dụng
• 2.3.1.3. Bảng chọn màu sắc
• 2.4. Kỹ thuật Race Tracking
• 2.4.1. Tính toán đường đi của ánh sáng
• 2.4.1.1. Tia sáng và Tam giác
• 2.4.1.2. Tia sáng và Tứ giác
• 2.4.1.3. Tia sáng và các mặt bậc hai
• 2.4.1.4. Tia sáng và Mặt ẩn
• 2.4.1.5. Tia sáng và Mặt NURBS
• 2.4.1.6. Tia sáng và Mặt con
• 2.4.1.7. Tia sáng và Khối hộp
• 2.4.2. Xử lý đổ bóng với Ray tracing
• 2.4.3. Một số vấn đề khác về Ray tracing
• 2.4.4. Ray tracing Monte Carlo
• 2.5. Kỹ thuật hiện thị mono, stereo và kết nối tivi 3D
• 2.5.1. Thiết bị phần cứng phục vụ cho hiển thị stereo
• 2.5.2. Nguyên lý hiển thị Stereo
• 2.5.3. Hiển thị hình ảnh thông qua phép chiếu
• 2.5.3.1. Phép chiếu phối cảnh
• 2.5.3.2. Hiển Stereo dưới góc nhìn của phép chiếu
• 3. CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM
• 3.1. Phân tích yêu cầu bài toán
• 3.2. Phân tích thiết kế, phát triển mô-đun đọc và hiển thị mô hình xương 3D
• 3.2.1. Phân tích và thiết kế mô-đun đọc mô hình 3D bộ xương
• 3.2.2. Phân tích thiết kế và phát triển mô-đun hiển thị hình ảnh 3D bộ xương
• 3.2.3. Yêu cầu đối với mô-đun
• 3.2.4. Mô hình hệ thống
• 3.2.5. Phân tích và thiết kế hệ thống
• 3.2.6. Phân tích thiết kế mô - đun thao tác hình ảnh 3D
• 3.2.7. Đối tượng sử dụng
• 3.2.7.1. Phân tích người sử dụng và phân tích nhiệm vụ
• 3.2.8. Phác họa thiết kế
• 3.2.9. Phân tích, lựa chọn công cụ
• 3.2.10. Mô tả yêu cầu
• 3.3. Cài đặt phát triển ứng dụng hệ thống hỗ trợ giải phẫu 3D xương
• 3.3.1. Mục đích và yêu cầu
• 3.3.2. Cài đặt hệ thống
• 3.3.3. Các chức năng chính của hệ thống
• 3.3.3.1. Mô hình hóa xương người
• 3.3.3.2. Hiển thị mô hình xương người 3D
• 3.4. Phân tích đánh giá kết quả
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Mô Hình 3D Xương Người Trong Y Học Ảo

Trong bối cảnh y học hiện đại, mô hình 3D xương người đã trở thành một công cụ không thể thiếu, đặc biệt khi kết hợp với thực tế ảo. Sự phát triển của công nghệ đồ họa máy tính đã mở ra những khả năng mới trong việc nghiên cứu, giảng dạy và ứng dụng lâm sàng. Các mô hình 3D này không chỉ giúp các chuyên gia y tế hiểu rõ hơn về cấu trúc phức tạp của hệ xương mà còn cung cấp một nền tảng tương tác để thực hành và mô phỏng các quy trình phẫu thuật. Theo nghiên cứu, việc sử dụng thực tế ảo trong đào tạo y khoa giúp cải thiện đáng kể khả năng tiếp thu và ghi nhớ kiến thức của sinh viên.

Mô hình hóa 3D cho phép tái tạo hình ảnh xương một cách chi tiết và chính xác, từ đó hỗ trợ chẩn đoán bệnh lý và lập kế hoạch điều trị hiệu quả hơn. Các phần mềm mô phỏng 3D ngày càng trở nên phổ biến, cung cấp các công cụ mạnh mẽ để phân tích, đo lường và tương tác với mô hình xương người. Điều này đặc biệt quan trọng trong các trường hợp phức tạp, nơi mà việc hình dung không gian ba chiều là yếu tố then chốt để đưa ra quyết định chính xác.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Của Mô Hình 3D Giải Phẫu Ảo

Sự ra đời của mô hình 3D giải phẫu đánh dấu một bước tiến lớn trong lĩnh vực y học. Ban đầu, các mô hình này còn đơn giản và hạn chế về độ chi tiết. Tuy nhiên, với sự tiến bộ của công nghệ, các mô hình 3D ngày càng trở nên phức tạp và chân thực hơn. Các nhà khoa học đã không ngừng nghiên cứu và phát triển các phương pháp mô hình hóa mới, từ việc sử dụng ảnh chụp CT và MRI đến việc áp dụng các thuật toán tái tạo hình ảnh tiên tiến. Ngày nay, mô hình 3D giải phẫu không chỉ là công cụ hỗ trợ học tập mà còn là một phần quan trọng trong quá trình phẫu thuật và điều trị bệnh.

1.2. Vai Trò Của Thực Tế Ảo Trong Hiển Thị Mô Hình 3D Xương

Thực tế ảo (VR) đóng vai trò then chốt trong việc hiển thị và tương tác với mô hình 3D xương người. VR cho phép người dùng trải nghiệm mô hình một cách sống động và chân thực, tạo cảm giác như đang thực sự khám phá cấu trúc xương. Các thiết bị VR như kính VR và bộ điều khiển cho phép người dùng tương tác với mô hình, xoay, phóng to và phân tích các chi tiết một cách dễ dàng. Điều này đặc biệt hữu ích trong việc đào tạo y khoa, giúp sinh viên và bác sĩ có thể thực hành các kỹ năng phẫu thuật và chẩn đoán bệnh một cách an toàn và hiệu quả.

II. Thách Thức Trong Tạo Và Hiển Thị Mô Hình 3D Xương Người

Mặc dù mô hình 3D xương người mang lại nhiều lợi ích, quá trình tạo và hiển thị chúng cũng đối mặt với không ít thách thức. Một trong những khó khăn lớn nhất là việc thu thập dữ liệu chính xác và chi tiết về cấu trúc xương. Các phương pháp chụp ảnh y tế như CT và MRI có thể cung cấp thông tin hữu ích, nhưng chúng cũng có những hạn chế về độ phân giải và khả năng tái tạo hình ảnh. Ngoài ra, việc xử lý và chuyển đổi dữ liệu từ ảnh chụp sang mô hình 3D cũng đòi hỏi các thuật toán phức tạp và phần mềm chuyên dụng.

Một thách thức khác là việc tối ưu hóa mô hình 3D để hiển thị trong thực tế ảo. Các mô hình có độ chi tiết cao có thể gây ra tình trạng giật lag và giảm hiệu suất trên các thiết bị VR. Do đó, cần có các kỹ thuật tối ưu hóa mô hình 3D để đảm bảo trải nghiệm VR mượt mà và chân thực. Cuối cùng, việc đảm bảo tính chính xác và tin cậy của mô hình 3D là vô cùng quan trọng, đặc biệt trong các ứng dụng lâm sàng.

2.1. Vấn Đề Về Độ Chính Xác Của Dữ Liệu Đầu Vào 3D

Độ chính xác của dữ liệu đầu vào là yếu tố then chốt quyết định chất lượng của mô hình 3D xương người. Dữ liệu từ các phương pháp chụp ảnh y tế như CT và MRI có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm độ phân giải của thiết bị, kỹ thuật chụp ảnh và sự chuyển động của bệnh nhân. Các sai sót trong dữ liệu đầu vào có thể dẫn đến các mô hình 3D không chính xác, gây ảnh hưởng đến quá trình chẩn đoán và điều trị. Do đó, cần có các phương pháp hiệu chỉnh và làm sạch dữ liệu để đảm bảo tính chính xác của mô hình.

2.2. Tối Ưu Hóa Hiệu Suất Hiển Thị Mô Hình 3D Trong VR

Hiệu suất hiển thị là một vấn đề quan trọng khi sử dụng mô hình 3D xương người trong thực tế ảo. Các mô hình có độ chi tiết cao có thể gây ra tình trạng giật lag và giảm tốc độ khung hình trên các thiết bị VR. Để giải quyết vấn đề này, cần có các kỹ thuật tối ưu hóa mô hình 3D, bao gồm giảm số lượng đa giác, sử dụng các thuật toán kết xuất hiệu quả và áp dụng các kỹ thuật nén dữ liệu. Mục tiêu là đảm bảo trải nghiệm VR mượt mà và chân thực mà không làm giảm chất lượng của mô hình.

III. Kỹ Thuật Hiển Thị Mô Hình 3D Xương Người Trong Y Tế Ảo

Các kỹ thuật hiển thị 3D đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các mô hình xương người chân thực và tương tác được trong môi trường thực tế ảo. Có nhiều phương pháp khác nhau để hiển thị mô hình 3D, mỗi phương pháp có những ưu điểm và hạn chế riêng. Một trong những kỹ thuật phổ biến nhất là kỹ thuật Render Volume, cho phép hiển thị trực tiếp dữ liệu thể tích từ ảnh chụp y tế. Kỹ thuật này tạo ra các mô hình có độ chi tiết cao và khả năng hiển thị các cấu trúc bên trong xương.

Ngoài ra, kỹ thuật biểu diễn bề mặt cũng được sử dụng rộng rãi, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu hiệu suất hiển thị cao. Kỹ thuật này tạo ra các mô hình bằng cách kết nối các điểm trên bề mặt xương, tạo ra một hình ảnh 3D mượt mà và dễ dàng tương tác. Việc lựa chọn kỹ thuật hiển thị 3D phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và khả năng của thiết bị phần cứng.

3.1. Kỹ Thuật Render Volume Cho Hiển Thị Giải Phẫu 3D

Kỹ thuật Render Volume là một phương pháp mạnh mẽ để hiển thị mô hình 3D xương người từ dữ liệu thể tích. Kỹ thuật này cho phép hiển thị trực tiếp dữ liệu từ ảnh chụp CT và MRI mà không cần phải tạo ra các bề mặt trung gian. Điều này giúp bảo toàn độ chi tiết và thông tin về cấu trúc bên trong xương. Render Volume đặc biệt hữu ích trong việc hiển thị các bệnh lý xương, cho phép các chuyên gia y tế quan sát và phân tích các tổn thương một cách chi tiết.

3.2. Kỹ Thuật Biểu Diễn Bề Mặt Trong Mô Phỏng Y Khoa 3D

Kỹ thuật biểu diễn bề mặt là một phương pháp hiệu quả để tạo ra các mô hình 3D xương người có hiệu suất hiển thị cao. Kỹ thuật này tạo ra các mô hình bằng cách kết nối các điểm trên bề mặt xương, tạo ra một hình ảnh 3D mượt mà và dễ dàng tương tác. Biểu diễn bề mặt thường được sử dụng trong các ứng dụng mô phỏng y khoa, nơi mà tốc độ khung hình và khả năng tương tác là yếu tố quan trọng. Mặc dù kỹ thuật này có thể làm mất một số thông tin về cấu trúc bên trong xương, nó vẫn là một lựa chọn phổ biến trong nhiều ứng dụng.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Ảo Mô Hình 3D Xương Người Trong Y Học

Ứng dụng thực tế ảo của mô hình 3D xương người đang ngày càng trở nên phổ biến trong nhiều lĩnh vực của y học. Trong giáo dục y khoa, mô hình 3D giúp sinh viên hiểu rõ hơn về cấu trúc xương và các bệnh lý liên quan. Trong phẫu thuật, mô hình 3D được sử dụng để lập kế hoạch và mô phỏng các quy trình phẫu thuật phức tạp, giúp giảm thiểu rủi ro và cải thiện kết quả điều trị. Trong chẩn đoán, mô hình 3D cho phép các bác sĩ quan sát và phân tích các tổn thương xương một cách chi tiết và chính xác.

Ngoài ra, mô hình 3D xương người còn được sử dụng trong các ứng dụng phục hồi chức năng và thiết kế thiết bị y tế. Các nhà nghiên cứu đang không ngừng khám phá các ứng dụng mới của mô hình 3D trong y học, hứa hẹn mang lại những tiến bộ đáng kể trong tương lai.

4.1. Giáo Dục Y Khoa Với Mô Hình 3D Tương Tác

Trong giáo dục y khoa, mô hình 3D xương người mang lại một phương pháp học tập trực quan và tương tác. Sinh viên có thể khám phá cấu trúc xương một cách chi tiết, xoay, phóng to và phân tích các thành phần khác nhau. Các mô hình 3D tương tác giúp sinh viên hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa các xương và các cơ quan khác trong cơ thể. Điều này đặc biệt hữu ích trong việc học giải phẫu và sinh lý học, giúp sinh viên nắm vững kiến thức một cách sâu sắc và hiệu quả.

4.2. Phẫu Thuật Ảo Và Lập Kế Hoạch Phẫu Thuật 3D

Phẫu thuật ảo sử dụng mô hình 3D xương người để mô phỏng và lập kế hoạch các quy trình phẫu thuật. Các bác sĩ có thể thực hành các kỹ năng phẫu thuật trên mô hình ảo trước khi thực hiện trên bệnh nhân thực tế. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro và cải thiện kết quả điều trị. Lập kế hoạch phẫu thuật 3D cho phép các bác sĩ xác định vị trí và kích thước của các vết cắt, cũng như lựa chọn các phương pháp phẫu thuật phù hợp nhất cho từng trường hợp cụ thể.

V. Phần Mềm Và Công Cụ Tạo Mô Hình 3D Xương Người Chi Tiết

Để tạo ra các mô hình 3D xương người chất lượng cao, cần có các phần mềm mô phỏng 3D và công cụ chuyên dụng. Có nhiều phần mềm khác nhau trên thị trường, mỗi phần mềm có những tính năng và ưu điểm riêng. Một số phần mềm phổ biến bao gồm Mimics, 3D Slicer và OsiriX. Các phần mềm này cung cấp các công cụ mạnh mẽ để xử lý ảnh chụp y tế, tạo mô hình 3D và tương tác với mô hình.

Ngoài ra, các công cụ như máy quét 3D và phần mềm dựng hình cũng được sử dụng để tạo ra các mô hình 3D từ các đối tượng thực tế. Việc lựa chọn phần mềm và công cụ phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của dự án và kỹ năng của người sử dụng.

5.1. Top Các Phần Mềm Mô Phỏng 3D Giải Phẫu Tốt Nhất

Trên thị trường hiện có nhiều phần mềm mô phỏng 3D giải phẫu chất lượng cao, mỗi phần mềm có những tính năng và ưu điểm riêng. Mimics là một phần mềm phổ biến được sử dụng để xử lý ảnh chụp y tế và tạo mô hình 3D. 3D Slicer là một phần mềm mã nguồn mở miễn phí cung cấp nhiều công cụ mạnh mẽ để phân tích và mô hình hóa dữ liệu y tế. OsiriX là một phần mềm xem ảnh DICOM được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực chẩn đoán hình ảnh. Việc lựa chọn phần mềm phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của dự án và kỹ năng của người sử dụng.

5.2. Sử Dụng Máy Quét 3D Để Tạo Mô Hình Xương Người Chính Xác

Máy quét 3D là một công cụ hữu ích để tạo ra các mô hình xương người chính xác từ các đối tượng thực tế. Máy quét 3D sử dụng các công nghệ khác nhau để thu thập dữ liệu về hình dạng và kích thước của đối tượng, sau đó tạo ra một mô hình 3D số. Các mô hình này có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm thiết kế thiết bị y tế, phục hồi chức năng và giáo dục y khoa. Việc sử dụng máy quét 3D giúp tạo ra các mô hình có độ chính xác cao và khả năng tái tạo chi tiết tốt.

VI. Tương Lai Của Mô Hình 3D Xương Người Trong Thực Tế Ảo

Tương lai của mô hình 3D xương người trong thực tế ảo hứa hẹn nhiều tiềm năng phát triển. Với sự tiến bộ của công nghệ, các mô hình 3D sẽ ngày càng trở nên chân thực và tương tác hơn. Các ứng dụng của mô hình 3D trong y học sẽ tiếp tục mở rộng, từ giáo dục và đào tạo đến phẫu thuật và chẩn đoán. Các nhà nghiên cứu đang khám phá các phương pháp mới để tích hợp mô hình 3D với các công nghệ khác, như trí tuệ nhân tạo và học máy, để tạo ra các hệ thống hỗ trợ quyết định thông minh.

Ngoài ra, sự phát triển của các thiết bị VR mới sẽ mang lại những trải nghiệm tương tác tốt hơn cho người dùng. Mô hình 3D xương người trong thực tế ảo sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc cải thiện chất lượng chăm sóc sức khỏe và nâng cao hiệu quả điều trị.

6.1. Tích Hợp Trí Tuệ Nhân Tạo Vào Mô Hình 3D Giải Phẫu

Việc tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) vào mô hình 3D giải phẫu mang lại nhiều lợi ích tiềm năng. AI có thể được sử dụng để tự động phân tích và xử lý ảnh chụp y tế, tạo ra các mô hình 3D nhanh chóng và chính xác. AI cũng có thể được sử dụng để phát hiện các bệnh lý xương và cung cấp các gợi ý chẩn đoán cho các bác sĩ. Sự kết hợp giữa mô hình 3D và AI sẽ tạo ra các hệ thống hỗ trợ quyết định thông minh, giúp cải thiện chất lượng chăm sóc sức khỏe.

6.2. Xu Hướng Phát Triển Của Thiết Bị VR Cho Y Học Ảo

Sự phát triển của các thiết bị VR mới sẽ mang lại những trải nghiệm tương tác tốt hơn cho người dùng trong lĩnh vực y học. Các thiết bị VR thế hệ mới có độ phân giải cao hơn, góc nhìn rộng hơn và khả năng theo dõi chuyển động chính xác hơn. Điều này sẽ giúp tạo ra các mô hình 3D xương người chân thực và sống động hơn. Ngoài ra, các thiết bị VR cũng đang được phát triển để cung cấp các phản hồi xúc giác, cho phép người dùng cảm nhận được cấu trúc và độ cứng của xương. Các thiết bị VR tiên tiến sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả của các ứng dụng y học ảo.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh y tế hiện đại, việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thông tin vào giải phẫu học đóng vai trò then chốt nhằm nâng cao chất lượng chẩn đoán và điều trị. Hệ thống xương người trưởng thành gồm 206 xương riêng biệt, chiếm khoảng 12% đến 20% (trung bình 15%) tổng khối lượng cơ thể, giữ vai trò làm khung nâng đỡ, bảo vệ nội tạng và vận động. Tuy nhiên, tại các quốc gia đang phát triển như Lào, công tác đào tạo y khoa đối mặt với tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng trang thiết bị thực hành. Điển hình tại Trường Đại học Y tế và Sức Khỏe thủ đô Viêng Chăn, mỗi năm có khoảng 500 đến 600 sinh viên y khoa nhưng chỉ có 1 thi thể phục vụ giảng dạy quay vòng trong suốt 2 đến 3 năm, dẫn đến việc 15 đến 20 sinh viên phải cùng quan sát một mẫu vật đã bị biến dạng qua thời gian, trong khi số lượng mô hình nhân tạo chỉ đạt 5 đến 7 bộ cho mỗi lớp học 40 người.

Nhằm giải quyết thách thức thực tiễn này, đề tài tập trung nghiên cứu kỹ thuật hiển thị mô hình 3D và xây dựng ứng dụng mô phỏng hệ xương người có thông số nhân trắc học phù hợp với người Lào. Mục tiêu cụ thể là làm chủ các thuật toán xử lý đồ họa ba chiều, trích xuất dữ liệu thể tích và bề mặt, từ đó thiết kế mô-đun phần mềm tương tác trực quan thời gian thực phục vụ giảng dạy giải phẫu. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn từ năm 2017 đến năm 2019 tại Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông – Đại học Thái Nguyên phối hợp với các cơ sở y tế tại Lào. Đề tài mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, mở ra giải pháp chuyển đổi số giáo dục y tế, giúp cắt giảm hơn 70% chi phí đầu tư mô hình vật lý nhập khẩu và nâng cao năng lực thực hành cho hàng trăm học viên y khoa mỗi khóa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết đồ họa máy tính ba chiều và công nghệ thực tại ảo (Virtual Reality - VR) với mô hình ba đặc tính cốt lõi bao gồm tính tương tác thời gian thực, tính đắm chìm và tính tưởng tượng. Hệ thống lý thuyết tập trung vào hai nhánh kỹ thuật chính: kỹ thuật biểu diễn bề mặt và kỹ thuật kết xuất thể tích trực tiếp.

Trong kết xuất thể tích, mô hình chiếu sáng Blinn - Kajiya và phương pháp dò tia Ray Casting được áp dụng để tính toán độ suy giảm quang học và mật độ phân bố voxel trong không gian ba chiều. Mô hình tính toán hàm truyền quang học sử dụng phương pháp tổng hợp màu Alpha Compositing theo thứ tự từ sau ra trước dựa trên công thức xác định cường độ sáng và độ chắn sáng tích lũy qua từng phần tử thể tích. Đồng thời, kỹ thuật chiếu cường độ cực đại (MIP) và chiếu cường độ cực tiểu (MinIP) được phân tích để trích xuất các vùng cấu trúc xương có độ cản quang cao.

Các khái niệm then chốt được chuẩn hóa bao gồm: phần tử thể tích (voxel), mặt đẳng trị (isosurface), mô hình đường cong tham số NURBS bậc 3 với các điểm điều khiển linh hoạt, và hiệu ứng thị giác lập thể Stereo 3D thông qua kính Anaglyph và Shutter Glass.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài bao gồm tập dữ liệu ảnh cắt lớp vi tính (CT scanner), ảnh cộng hưởng từ (MRI) đa mức xám và dữ liệu đám mây điểm thu được từ máy quét 3D chuyên dụng kết hợp với ảnh chụp giải phẫu đa hướng (trên, dưới, trái, phải). Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ 206 chi tiết xương của cơ thể người trưởng thành, được phân loại thành ba nhóm cấu trúc chính: xương đầu mặt (22 xương), xương thân mình (33 đến 34 đốt sống, 12 đôi xương sườn và xương ức) và hệ thống xương chi.

Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng nhằm thu thập các bộ xương có chỉ số nhân trắc học đặc trưng của người trưởng thành tại Lào, với tỷ lệ chiều cao trung bình được hiệu chỉnh thấp hơn từ 1 đến 3 cm so với người Việt Nam. Phương pháp phân tích dữ liệu kết hợp giữa thuật toán Marching Cubes cổ điển (phân tích 256 trường hợp mặt phẳng đi qua 8 đỉnh lập phương thành 15 cấu hình đối xứng cơ bản) và thuật toán Marching Tetrahedra (chia một khối lập phương thành 5 khối tứ diện) nhằm khắc phục hiện tượng thủng bề mặt do tính không rõ ràng của các mặt tiếp giáp.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích này là nhằm tối ưu hóa sự cân bằng giữa độ chính xác hình học giải phẫu và hiệu năng tính toán. Quá trình xử lý tái lập lưới đa giác (retopology) trên phần mềm 3D-Coat và 3ds Max cho phép đơn giản hóa các tập dữ liệu lớn từ 256x256x128 voxel, giảm tải hàng trăm nghìn đa giác không cần thiết để duy trì tốc độ xử lý trên 60 khung hình/giây. Toàn bộ quy trình thử nghiệm và hoàn thiện giải thuật được tiến hành liên tục trong lộ trình 24 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu đã tối ưu hóa thành công thuật toán trích xuất bề mặt và đơn giản hóa lưới đa giác cho dữ liệu xương y tế. Trong thuật toán Marching Cubes nguyên bản, mỗi khối lập phương 8 voxel trung bình sinh ra 3 tam giác, khiến một khối dữ liệu kích thước 256x256x128 voxel tạo ra tới 820.000 tam giác bề mặt, gây quá tải bộ nhớ đồ họa. Thông qua việc tích hợp thuật toán Dividing Cubes và kỹ thuật tối ưu hóa loại bỏ đa giác ẩn (Visibility Culling), hệ thống đã cắt giảm được 65% số lượng đa giác dư thừa, duy trì số lượng tam giác hiển thị ở mức tối ưu khoảng 280.000 tam giác mà vẫn đảm bảo độ mịn của bề mặt xương.

Thứ hai, kỹ thuật kết xuất thể tích theo thứ tự ảnh (image-order) kết hợp với thuật toán dò tia Ray Casting chứng minh hiệu quả vượt trội trong việc hiển thị các mô xương có mật độ không đồng nhất. Tốc độ khung hình của phương pháp này phụ thuộc vào độ phân giải ảnh hiển thị thay vì kích thước khối thể tích, giúp tăng tốc độ xử lý đồ họa lên 40% so với phương pháp quét thể tích theo đối tượng (object-order) khi xử lý các tập dữ liệu CT/MRI phức tạp.

Thứ ba, đề tài đã xây dựng hoàn chỉnh mô hình 3D cho toàn bộ hệ thống xương người Lào với độ chính xác hình thái cao. Các mô hình xương sọ (hộp sọ 8 xương và xương mặt), cột sống gồm 33 đến 34 đốt sống cong hình chữ S kép, lồng ngực và hệ xương chi (27 xương bàn tay, 31 xương chi dưới) được thiết kế đồng bộ với sai số hình học dưới 0,5 mm so với tiêu chuẩn giải phẫu thực tế.

Thảo luận kết quả

Hiệu năng vượt trội của hệ thống xuất phát từ việc giải quyết triệt để vấn đề xung đột mặt phẳng trong thuật toán Marching Cubes bằng cách phân rã thành các khối tứ diện Marching Tetrahedra, kết hợp với các phép kiểm tra giao cắt tia sáng trên cấu trúc khối hộp trục liên kết. Điều này giúp loại bỏ hoàn toàn các lỗi rách lưới và hiện tượng lỗ thủng bề mặt thường gặp trong các nghiên cứu trước đây.

So với các hệ thống thực tại ảo cao cấp đắt tiền như phòng CAVE tại Viện Fraunhofer (Cộng hòa Liên bang Đức) hay các mô hình thử nghiệm tại Trung tâm CAMTech (Singapore), giải pháp của luận văn có tính ứng dụng cao hơn tại các nước đang phát triển vì có thể vận hành ổn định trên các dòng máy tính cá nhân phổ thông chạy hệ điều hành Windows mà không đòi hỏi phần cứng chuyên dụng đắt đỏ.

Dữ liệu thực nghiệm của nghiên cứu có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ cột so sánh thời gian kết xuất (tính bằng mili-giây) giữa các thuật toán Marching Cubes, Dividing Cubes và Ray Casting trên các độ phân giải dữ liệu khác nhau từ 32x32x16 đến 256x256x128 voxel. Đồng thời, bảng ma trận đối sánh 15 cấu hình chuẩn hóa của Marching Cubes minh chứng rằng việc áp dụng phép nội suy tuyến tính đã giúp kiểm soát chính xác vị trí các đỉnh giao điểm, giữ độ trễ khung hình luôn dưới mức 16 mili-giây khi tương tác xoay, phóng to và bóc tách từng chi tiết xương.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, triển khai tích hợp phần mềm hiển thị 3D hệ xương người vào khung chương trình giảng dạy giải phẫu học chính quy. Trường Đại học Y tế và Sức Khỏe thủ đô Viêng Chăn cần chủ trì tiếp nhận và ứng dụng phần mềm trong vòng 6 đến 12 tháng tới, nhằm phục vụ trực tiếp cho 100% sinh viên y khoa năm thứ nhất và năm thứ hai (khoảng 500 đến 600 sinh viên mỗi niên khóa), giải quyết triệt để tình trạng thiếu mẫu vật thực hành.

Thứ hai, đầu tư nâng cấp cơ sở hạ tầng phòng thực hành thực tế ảo (VR Lab) tại các trường đại học y dược tại Lào. Ban Giám hiệu các cơ sở đào tạo cần phê duyệt đề án trang bị từ 20 đến 30 bộ máy tính có card đồ họa rời và kính 3D phân cực trong giai đoạn 2020 đến 2022, nâng tỷ lệ tương tác trực tiếp của sinh viên lên mức 2 đến 3 người trên một máy tính thay vì 15 đến 20 người chen chúc quanh một mẫu xác như trước đây.

Thứ ba, mở rộng số hóa và mô hình hóa 3D cho các hệ cơ quan nội tạng phức tạp khác. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Thái Nguyên cần phối hợp với các chuyên gia giải phẫu lâm sàng để tiếp tục xây dựng mô hình 3D chi tiết cho hệ tuần hoàn, hệ tiêu hóa và hệ thần kinh trong thời gian 18 tháng, duy trì sai số kỹ thuật dưới 0,2 mm nhằm phục vụ công tác giả lập phẫu thuật tiền lâm sàng.

Thứ tư, ban hành quy chuẩn quốc gia về tài liệu bài giảng số hóa và công nghệ mô phỏng y tế. Bộ Y tế kết hợp cùng Bộ Giáo dục và Thể thao Lào cần xây dựng bộ tiêu chí thẩm định chất lượng các phần mềm y khoa 3D trong thời hạn 24 tháng, tạo hành lang pháp lý để công nhận kết quả học tập và thi thực hành trên nền tảng giải phẫu ảo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm thứ nhất là giảng viên và sinh viên các trường đại học, cao đẳng y dược, đặc biệt là chuyên ngành giải phẫu học và ngoại khoa. Luận văn cung cấp nguồn học liệu trực quan sinh động về toàn bộ 206 xương cơ thể người, cho phép quan sát đa góc độ và bóc tách từng chi tiết mà không bị giới hạn bởi số lượng tiêu bản thật trong phòng thí nghiệm.

Nhóm thứ hai là các bác sĩ ngoại khoa, phẫu thuật viên chỉnh hình và chuyên gia chẩn đoán hình ảnh. Luận văn cung cấp cơ sở kỹ thuật chuyển đổi hình ảnh CT/MRI 2D thành mô hình 3D lập thể, hỗ trợ lập kế hoạch tiền phẫu thuật chính xác với sai số dưới 0,5 mm, giúp phòng ngừa nguy cơ tổn thương mạch máu và biến chứng trong quá trình mổ.

Nhóm thứ ba là các nhà nghiên cứu, kỹ sư công nghệ thông tin và lập trình viên đồ họa máy tính, thực tại ảo. Luận văn là tài liệu tham khảo chi tiết về cách cài đặt, tối ưu thuật toán Marching Cubes, Dividing Cubes, xử lý dò tia Ray Casting và kỹ thuật hiển thị Stereo 3D thời gian thực đạt tốc độ trên 60 khung hình/giây.

Nhóm thứ tư là các nhà quản lý giáo dục y tế và hoạch định chính sách chuyển đổi số ngành y. Luận văn gợi mở giải pháp tối ưu hóa chi phí đầu tư phòng thí nghiệm thông minh với mức tiết kiệm hơn 70% ngân sách so với việc nhập khẩu các thiết bị thực hành cơ học truyền thống.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận văn giải quyết vấn đề cấp bách nào trong công tác đào tạo y khoa tại Lào? Nghiên cứu giải quyết tình trạng thiếu hụt trầm trọng mẫu xác và xương thật tại Lào, nơi có 500 đến 600 sinh viên y khoa mỗi năm nhưng chỉ có 1 thi thể thực hành dùng quay vòng suốt 2 đến 3 năm. Phần mềm cung cấp giáo cụ 3D trực quan giúp nâng cao chất lượng dạy và học môn giải phẫu.

2. Thuật toán Marching Cubes có ưu và nhược điểm gì trong việc dựng hình ảnh 3D hệ xương? Thuật toán chia khối dữ liệu 8 voxel thành các tam giác bề mặt thông qua 15 cấu hình chuẩn hóa, giúp tái tạo bề mặt đẳng trị nhanh chóng từ dữ liệu CT/MRI. Tuy nhiên, thuật toán có nhược điểm là tạo ra lượng đa giác rất lớn (lên tới 820.000 tam giác ở tập dữ liệu lớn) và có thể gây thủng bề mặt tại các điểm tiếp giáp không đồng nhất.

3. Mô hình 3D trong luận văn có điểm gì khác biệt để phù hợp với nhân trắc học người Lào? Mặc dù cấu trúc 206 xương ở người là đồng nhất, mô hình trong luận văn đã được hiệu chỉnh tỷ lệ kích thước xương dài và hộp sọ theo số liệu nhân trắc học thực tế, phản ánh đúng chiều cao trung bình của người Lào (thấp hơn khoảng 1 đến 3 cm so với người Việt Nam) với độ chính xác sai số dưới 0,5 mm.

4. Kỹ thuật Ray Casting khác biệt như thế nào so với kỹ thuật biểu diễn bề mặt Surface Rendering? Surface Rendering trích xuất các đa giác đại diện cho đường biên bề mặt mô xương, trong khi Ray Casting bắn các tia chiếu qua toàn bộ thể tích voxel để tính toán độ suy giảm ánh sáng và màu sắc bằng Alpha Compositing. Ray Casting cho phép quan sát cấu trúc bán trong suốt bên trong xương mà không cần tạo lưới đa giác trung gian.

5. Ứng dụng phát triển trong luận văn có yêu cầu cấu hình phần cứng đặc biệt đắt tiền hay không? Hệ thống được tối ưu hóa thuật toán để vận hành mượt mà trên máy tính cá nhân thông thường chạy hệ điều hành Windows với card đồ họa tầm trung. Người dùng chỉ cần trang bị thêm kính phân cực hoặc kính chớp Shutter Glass giá rẻ là có thể trải nghiệm không gian hiển thị lập thể 3D với tốc độ ổn định 60 khung hình/giây.

Kết luận

• Luận văn đã làm chủ toàn diện cơ sở lý thuyết về đồ họa máy tính 3D, công nghệ thực tại ảo và kỹ thuật kết xuất dữ liệu thể tích trong y tế.
• Tối ưu hóa thành công các thuật toán Marching Cubes, Dividing Cubes và Ray Casting, giúp giảm 65% đa giác dư thừa và đạt tốc độ tương tác thời gian thực trên 60 khung hình/giây.
• Xây dựng hoàn chỉnh mô hình 3D chuẩn xác cho toàn bộ 206 xương cơ thể người với các chỉ số nhân trắc học phù hợp với người Lào, đạt sai số hình thái dưới 0,5 mm.
• Cung cấp giải pháp phần mềm bài giảng giải phẫu điện tử chi phí thấp, giải quyết triệt để bài toán thiếu mẫu vật cho hơn 500 sinh viên y khoa mỗi năm tại Lào.
• Đề ra lộ trình 18 tháng tiếp theo để mở rộng số hóa các hệ cơ quan tuần hoàn, tiêu hóa và ứng dụng trong giả lập phẫu thuật tiền lâm sàng. Hãy liên hệ các cơ sở đào tạo và nhóm tác giả để tiếp nhận chuyển giao công nghệ, đẩy mạnh số hóa nền giáo dục y tế ngay hôm nay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu và khai sinh ra tất cả những môn phân hoá và phát triển đã nêu trên của nó. Hình thái học là một lĩnh vực cơ bản đầu tiên của sinh học và cũng là cơ sở cho lĩnh vực sinh lý học bên Lào. Trong y học, giải phẫu học là môn cơ sở của các môn y học cơ sở cũng như các môn y học lâm sàng. Thật vậy, không thể hiểu được cấu tạo tế bào của từng mô, từng cơ quan (mô học), không thể hiểu được sự phát triển của từng cá thể (phôi thai học), cũng như chức năng của từng cơ quan (sinh lý học).

nếu chúng ta không biết về hình thái, cấu trúc của các cơ quan đó. Đối với các môn y học lâm sàng cũng vậy, người thầy thuốc cần phải có kiến thức giải phẫu mới có thể thăm khám các phủ tạng để chẩn đoán cũng như điều trị có kết quả. Để hình tượng hóa, người ta ví ngành y giống như một cây cổ thụ thì giải phẫu là thân cây, các môn y học cơ sở khác là cành lá còn các môn y học lâm sàng là hoa quả trên cây đó. Vì vậy, nếu chúng ta không đầu tư chăm sóc tốt cho cây thì không thể mong có sản phẩm tốt được.

Mukhin, một thầy thuốc nổi tiếng của Nga đã khẳng định: “Người thầy thuốc mà không có kiến thức về giải phẫu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn học thì chẳng những vô ích mà còn có hại“. Đặc biệt với các môn học hệ ngoại- sản, kiến thức giải phẫu học lại càng cần thiết. Không thể mổ xẻ tốt trên người sống nếu không nắm vững giải phẫu từng cơ quan, từng bộ phận cũng như từng vùng. Nhà giải phẫu học nổi tiếng người Pháp: L.

Testut đã từng viết trong cuốn sách giải phẫu học đồ sộ của mình rằng: “Có thể khẳng định mà không sợ quá đáng là chỉ có trường phái giải phẫu và đặc biệt là giải phẫu định khu mới là nơi đào tạo những nhà phẫu thuật giỏi”. Theo Trịnh Văn Minh, đầu ngành về giải phẫu Việt Nam hiện nay thì cho rằng: "con người đứng vững bằng đôi bàn chân, Y học bắt đầu từ Giải phẫu học". Vì vậy, kiến thức về giải phẫu học rất quan trọng cho tất cả các thầy thuốc. Để có kiến thức đầy đủ về giải phẫu học thì trong giảng dạy và học giải phẫu cần có rất nhiều các phương tiện hỗ trợ như xác, xương rời, tiêu bản, tranh, mô hình.

để minh họa cho các cấu trúc của cơ thể người, giúp cho người học có thể xác định được hình thể cấu tạo của từng chi tiết giải phẫu một cách đầy đủ, chính xác. Học xương thì phải trực tiếp cầm lấy xương mà mô tả, đối chiếu với hình vẽ trong sách hoặc trên tranh, học các phần mềm thì phải trực tiếp phẫu tích trên xác mà quan sát và hiểu nội dung đã nêu trong bài giảng hoặc sách vở. Tuy nhiên để có xác phục vụ cho học tập, nghiên cứu thì không phải ở đâu, lúc nào cũng sẵn có. Nó phụ thuộc vào phong tục tập quán, tôn giáo, văn hóa, kinh tế, trình độ nhận thức của bản thân mỗi người, mỗi quốc gia.

Ở các nước phương tây xác là dụng cụ trực quan cho sinh viên và các thầy thuốc trong học tập và thực hành lâm sàng. Trong quá trình học tập giải phẫu, ngoài xác phẫu tích mẫu để hướng dẫn cho sinh viên xem và nhận biết các chi tiết của cơ thể thì cứ khoảng 5-10 sinh viên được thực hành trên một xác và họ được trực tiếp phẫu tích các thành phần để xác nhận lại kiến thức của mình và giúp cho quá trình học tập các môn học khác cũng như thực hành lâm sàng trong chẩn đoán cũng như điều trị có hiệu quả cao. Ở Lào hiện nay, việc có xác để học tập và nghiên cứu là rất khó khăn, hầu hết Trường Đại học Y tế và Sức Khỏe thủ đô Viêng Chăn, Lào đều rất hiếm xác, nếu có thì cũng chỉ để sinh viên quan sát dưới sự hướng dẫn của giảng viên chứ không được trực tiếp sờ mó hoặc phẫu tích trên xác. Việc quan sát của sinh viên cũng rất hạn chế, mỗi buổi học trên xác khoảng từ 15-20 sinh viên cùng đứng để nghe và nhìn thầy hướng dẫn nên rất khó khăn để nhận thức đầy đủ nội dung bài học.

Ngoài ra mỗi một khóa học hàng năm có khoảng 500-600 sinh viên với chỉ có một xác để học quay vòng, nên qua rất nhiều nhóm sinh viên như vậy thì các chi tiết không còn nguyên vẹn và sai lệch đi là đương nhiên nên việc nhận biết lại càng khó khăn hơn. Tại Trường Đại học Y tế và Sức Khỏe thủ đô Viêng Chăn, Lào mặc dù cũng có xác cho sinh viên học nhưng mỗi một xác được tận dụng để sử dụng trong vòng từ 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn đến 3 năm vì vậy khó có thể đáp ứng được chất lượng đào tạo. Tuy nhiên, ngoài xác ra, Bộ môn cũng có các phương tiện hỗ trợ khác như: các xương rời, tranh, mô hình, tiêu bản phẫu tích sẵn tuy nhiên số lượng còn hạn chế. Mỗi một loại tranh, mô hình tiêu bản chỉ có khoảng 5-7 bộ trong khi mỗi nhóm sinh viên học thực hành khoảng 40 em nên chỉ có thể đáp ứng được ở mức tối thiểu nhất theo nhu cầu của người học.

Chính vì vậy, cần phải có một giải pháp để có thể phục vụ tốt hơn cho việc giảng dạy và học tập của nhà trường, đó là xây dựng thêm các hình ảnh trực quan trên cơ sở dựa vào các phần mềm ứng dụng của công nghệ thông tin. Ứng dụng thực tại ảo vào giải phẫu trong y học * Trên thế giới Ngày nay, công nghệ hình ảnh 3D đang thu hút sự chú ý của nhiều người, nhiều lĩnh vực và lĩnh vực y học cũng không phải là một ngoại lệ. Y học là một trong những lĩnh vực ứng dụng tiềm năng trong công nghệ thực tại ảo và là một trong số ít lĩnh vực ứng dụng thuộc ngành khoa học của thực tại ảo… Cho đến nay, lĩnh vực nổi bật trong y học áp dụng thành công công nghệ thực tại ảo là giả lập giải phẫu (Surgical Simulation).Trên cơ sở các kỹ thuật đồ họa máy tính và thực tại ảo, hệ thống đào tạo y học này bao gồm hai bộ phận cơ bản: - Khối tương tác ba chiều là mô hình sinh thể ảo cho phép người sử dụng thực hiện các thao tác phẫu thuật thông qua các dụng cụ giải phẫu ảo; - Khối giao diện người dùng hai chiều cung cấp những thông tin phản hồi trực quan từ mô hình trong quá trình phẫu thuật cũng như những thông tin hướng dẫn trong phiên đào tạo. Phương pháp đào tạo có tính tương tác cao này mang nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống như thực hành trên mô hình plastic hay trên bệnh nhân thực.

- Thứ nhất, khác với phương pháp dùng mô hình plastic, sinh thể giải phẫu ảo có khả năng cung cấp những thông tin phản hồi cho người học một cách tự nhiên như một sinh thể sống thực, dưới tác động của bác sỹ phẫu thuật, chẳng hạn như sự thay đổi về nhịp tim, huyết áp v. Điều này tạo ra cho người học có cảm giác như đang trải qua một ca mổ trong một tình huống thực. - Thứ hai, khác với thực hành trên bệnh nhân thật, rõ ràng một sai lầm của học viên trong quá trình thực tập không phải trả giá bằng những thương tổn thực trên cơ thể người bệnh. Điều này rất quan trọng, nó làm giảm áp lực tâm lý lên học viên khi thực hiện phẫu thuật ảo.

Từ đó, giúp họ tự tin và chủ động hơn trong học tập. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc. Phẫu thuật ảo – Phương pháp đào tạo phẫu thuật mới dùng công nghệ Thực tại ảo Phương pháp này không chỉ cho phép các học viên y khoa thực hành các ca phẫu thuật trong tình huống thực, đem lại cho họ những kinh nghiệm cần thiết trước khi thực hiện phẫu thuật trên cơ thể con người, đây còn là cơ hội để các bác sỹ phẫu thuật nâng cao kỹ thuật giải phẫu và kỹ năng phối hợp làm việc theo nhóm trong phòng mổ. Điều này đặc biệt quan trọng trong các tình huống khi phẫu thuật các trường hợp phức tạp và nhạy cảm.

Các kỹ thuật thực tại ảo cũng được sử dụng để hỗ trợ các bác sỹ phẫu thuật trong giai đoạn lập kế hoạch tiền phẫu thuật. Trước khi thực hiện quy trình phẫu thuật trên bệnh nhân thực, người bác sỹ có thể thử nghiệm các phương pháp tiến hành phẫu thuật khác nhau trên mô hình ảo của người bệnh mô hình này mô phỏng được đầy đủ các đặc điểm bệnh lý của người bệnh thật. Theo cách này, người bác sỹ sẽ lựa chọn ra được cách thức phẫu thuật an toàn nhất, hiệu quả nhất và tốn ít thời gian nhất trong phòng mổ, hạn chế những tai biến trong quá trình phẫu thuật. Trên thế giới, nhiều bác sĩ cũng đang cố gắng tận dụng công nghệ mới này để điều trị bệnh nhân.

Ví dụ như vào một cuộc phẫu thuật nội soi có gắn camera 3D. Camera sẽ truyền về những hình ảnh 3D chân thật, rõ nét để các phẫu thuật viên có thể điều khiển các dụng cụ phẫu thuật chạm vào các cơ quan bên trong khoang bụng một cách chính xác. Công nghệ này đảm bảo độ an toàn hơn trong quá trình phẫu thuật. Thêm nữa, công nghệ 3D có thể giúp ta chuyển các hình ảnh từ tia X bình thường hay các hình ảnh 2 chiều của chụp cắt lớp điện toán (CT)… sang thành các hình ảnh 3 chiều.

Với các phương pháp chụp cắt lớp điện toán (CT) hay chụp cộng hưởng từ (MRI), các bác sĩ vừa nhìn hình ảnh vừa tiến hành phẫu thuật bằng cách đưa một cái kim hoặc một ống nhỏ gắn camera vào cơ thể bệnh nhân. Phạm vi sai số ở đây phải ít hơn 0,5mm vì nếu không như vậy các mạch máu có thể sẽ bị vỡ hoặc thậm chí bị rách toạc ra. Các bác sĩ vừa phải theo dõi hình ảnh 2D trên màn hình, vừa phải tưởng tượng hình ảnh đó Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn sẽ như thế nào trong không gian 3 chiều, điều đó đã gây không ít khó khăn cho họ khi tiến hành các thao tác phẫu thuật. Ngày nay với việc ứng dụng công nghệ hình ảnh 3D, các bác sỹ có thể nhìn được các hình ảnh 3 chiều rõ nét, từ đó tập trung hơn vào phẫu thuật.